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Mehrschnitt-Kopiereinrichtung für Drehbänke Die Erfindung bezieht
sich auf eine Mehrschnitt-Kopiereinrichtung für Drehbänke oder andere nach einem
ähnlichen Prinzip arbeitende Werkzeugmaschinen, die im allgemeinen mit einer Schablone
und einem quer zur Werkstückdrehachse bewegbaren Werkzeug- (Kopier-) Schlitten ausgerüstet
sind.
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Selbsttätige, d. h. automatisch arbeitende Mehrschnitteinrichtungen
für Nachformdrehbänke sind bereits allgemein bekannt. Wie die Erfahrungen gezeigt
haben, arbeiten diese Mehrschnittmaschinen in durchaus voneinander abweichender
Weise. Entweder werden nämlich mehrere an einem kippfähigen Halter befestigte Schablonen
nacheinander abgetastet, oder aber man verringert stufenweise den senkrecht zur
Spindelachse gemessenen Abstand zwischen dem Taster und der Werkzeugspitze. Diese
bekannten Arbeitsmethoden machen es unumgänglich erforderlich, neben einen kippbaren
Schablonenhalter sich auch eines Tasters zu bedienen, der senkrecht zur Drehspindel
verschiebbar sein muß. Auch hat man darüber hinaus bereits schon versucht, die verschiedenen
Spantiefen durch eine Nockeneinstellung zu beherrschen und schließlich den Abstand
zwischen Taster und Werkzeugspitze durch eine Verstellung des Werkzeuges allein
zu verändern.
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Gegenüber diesem bekannten Stande der Technik ist nun die erfindungsgemäße
Mehrschnitt-Kopiereinrichtung für Drehbänke in der Weise durchgebildet worden, daß
die Einstellung seines Tastergehäuses durch eine, um eine Achse stufenweise erfolgende
Schwenkung vorgenommen wird. Zu diesem Zwecke ist diese Achse gegenüber dem Werkzeugschlitten
feststehend, jedoch lageneinstellbar und zur Achse des Werkstückes im wesentlichen
parallel verlaufend angeordnet. Die Vorrichtung zur Einstellung des Tastergehäuses
ist zweckmäßig mit mehreren beweglich gelagerten Anschlägen ausgerüstet, die einzeln
mit dem Tastergehäuse zur Anlage gebracht werden können. Die gesamte Tastervorrichtung,
bestehend aus dem Gehäuse, dem darin beweglich angeordneten Steuerventil und dem
drehbaren Taster, ist somit schwenk- und verstellbar ausgebildet. Es ist ohne weiteres
einleuchtend, daß eine derartige, sich vom Bekannten unterscheidende Schwenk- und
Verstellbarkeit der gesamten Tastervorrichtung eine wesentliche Erleichterung in
der Gleichzeitigkeit mehrerer Schnittausführungen darstellt und sich in einer Erhöhung
der Bewegungsfreiheit bei automatischer Einstellung auswirkt, wodurch letzten Endes
auch eine größere Wirtschaftlichkeit bedingt ist.
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In der nunmehr folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der Zeichnung noch weitere charakteristische
Merkmale erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch das auf eine übliche Drehbank aufgesetzte
Tastergehäuse, Fig. 2 und 2 a Werkstücke mit den abzudrehenden Materialschichten,
Fig. 3 einen vergrößerten Teil der Drehbank, Fig.4 eine vergrößerte Draufsicht des
vorderen Werkzeugschlittens mit dem Tastergehäuse, Fig. 5 eine teilweise aufgeschnittene
Vorderansicht der Mikrometerverstellung der Tastergehäusebefestigung in Querrichtung,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 4, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie
9-9 der Fig. 6, Fig. 8 die vergrößterte Vorderansicht einer Schaltvorrichtung und
schließlich Fig. 9 einen Schnitt nach Linie l1-11 der Fig. 4. Der Bettschlitten
12 trägt einen Querschlitten 12', der quer zum Bettschlitten mittels einer Spindel
12" in üblicher Weise einstellbar ist. T-förmige Schlitze (Fig. 3) am Querschlitten
dienen der Befestigung des Werkzeughalters.
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Der Werkzeugschlitten 113 ist mittels einer Bodenplatte 112 mit Hilfe
von Bolzen am Planschlitten befestigt. Die Bewegung des Werkzeugschlittens (vgl.
hierzu Fig. 4) erfolgt zweckmäßig unter einem Winkel von etwa 45°C zur Spindelachse.
Gemäß Fig. 1 ist ein Revolverkopf 114 auf dem Werkzeugschlitten 113 senkrecht stehend
angeordnet
und drehbar gelagert, wobei er eine Drehung um mindestens
180° um seine Achse auszuführen vermag. Am Revolverkopf sind diametral gegenüberliegend
ein Schrupp- und Schlichtwerkzeug 115 und 116 angeordnet. Weiterhin ist ein Ritzel
117 vorgesehen, das mit einer Zahnstange 118 im Eingriff steht, die auf dem Schlitten
hin und her verschiebbar gelagert ist und von einem in einem Zylinder 120 laufenden
Kolben 119 betätigt wird. Auf die sich gegenüberliegenden Zylinderstirnflächen wirkt
über Rohrleitungen 121 und 122 Druckflüssigkeit ein, die von einem Ventil 250 gesteuert
wird. Auf diese Weise wird eine Hin- und Herbewegung der Zahnstange 118 hervorgerufen
und entweder das Schruppwerkzeug 115 oder das Schichtwerkzeug 116 in Arbeitsstellung
gebracht. Die Ventilsteuerung geschieht dabei manuell oder automatisch, um bei zurückgezogenem
Werkzeugschlitten entweder das Schruppwerkzeug oder das Schlichtwerkzeug in Arbeitsstellung
zu bringen. Die Hin- und Herbewegung des Werkzeugschlittens 113 auf der Bodenplatte
112 erfolgt mit Hilfe eines Kolbens 123, der über eine Kolbenstange 124 mit der
Bodenplatte fest verbunden ist. DerKolben 123 gleitet dabei in einem mit dem Werkzeugschlitten
113 verbundenen Zylinder 125. Die erforderliche Druckflüssigkeit gelangt über Rohrleitungen
126 und 127 in den Zylinder und wird dabei von der vom Werkzeugschlitten 113 getragenen
Tastereinrichtung 146 gesteuert. ZurDruck$üssigkeitserzeugung dient eine vom Elektromotor
149 angetriebene Pumpe. Ein im Tastergehäuse vorgesehener Steuerschieber wird von
einer Feder 146' (Fig. 3) nach unten gedrückt, um dem Zylinder 125 über die Rohrleitung
127 Flüssigkeit zuführen zu können und damit den Werkzeugschlitten 113 an das zu
bearbeitende Werkstück heranzuführen. Ein Taster 151, der im Tastergehäuse 146 allseitig
beweglich gelagert ist, arbeitet mit einer Schablone 153 zusammen, die auf dem Bett
der Drehbank fest angeordnet ist. Bei jeder Bewegung des Tasters nach erfolgter
Anlage an die Schablone wird der Steuerschieber in bekannter Weise so beeinflußt,
daß das Werkzeug einer Bahn folgt, die von der Schablone 153 bestimmt ist.
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Um ein schnelles Zurückführen des Werkzeugschlittens 113 aus seiner
vorderen Arbeitsstellung zu ermöglichen, ist das Tastergehäuse 146 mit einem becherförmigen
Bauteil 155 (Fig. 3) versehen, der mit Hilfe einer Mutter 157 auf den Gehäuseschaft
aufgeschraubt ist. Eine Feder 160 liegt zwischen der Oberseite des Tastergehäuses
146 und einem auf dem becherartigen Bauteil 155 befindlichen Flansch 159. Sie ist
wesentlich stärker als die im Tastergehäuse befindliche Feder 146' und hält infolgedessen
für gewöhnlich das Gehäuse in einer angehobenen Stellung, in der dem Zylinder 125
über der Rohrleitung 126 Druckflüssigkeit zugeführt wird, um den Werkzeugschütten
113 in: einer Stellung zu halten, bei der sich der Kolben 123 am Ende des Zylinders
125 befindet. Ein elektromagnetisches Solenoid 162 ist auf dem Tastergehäuse 146
oberhalb des becherförmigen Bauteiles 155 angeordnet, dessen stangenförmiger Anker
163 sich an den Deckel 164 des Bauteiles 155 anlegt und dabei die Federkraft 160
bei der Erregung des Solenoides 162 überwindet, so daß nunmehr die in dem Tastergehäuse
befindliche Feder zur Wirkung kommen kann.
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Wie später noch ausführlicher erläutert werden soll, findet die Erregung
des Solenoids am Ende eines Rücklaufes statt, so daß der Querschlitten nach vorn
in Arbeitsstellung gebracht werden kann. Am Ende einer Vorschubbewegung ist das
Solenoid stromlos, wodurch dann die Feder 160 eine schnelle Betätigung des Tastergehäuses
bewirkt und eine schnelle Zurückziehung des Werkzeugschlittens 113 ermöglicht. Da
die Werkzeugeinstellung vom Taster 151 gesteuert wird, bewirkt jede Verstellung
des Tastergehäuses und des Tasters eine Verstellung des Werkzeuges in bezug auf
die Spindelachse und das Werkstück.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht nun darin, das Tastergehäuse
auf dem Schlitten in der Weise zu lagern, daß eine Verstellung zwischen den Schnittbewegungen
ermöglicht wird, um zwei oder mehr Materiallagen von einem Werkstück bei aufeinanderfolgenden
Bettschlittenverschiebungen vornehmen zu können. Zu diesem Zweck ist das Tastergehäuse
146 mittels einer Schraubverbindung an einer Konsole 134 befestigt, die an der Konsole
133 um die Achse 135 schwenkbar gelagert ist. Die Konsole 133 ist in Querrichtung
auf einer Konsole 131 verstellbar, die selbst wiederum in Längsrichtung auf einem
Arm 130 verstellbar ist, der sich auf dem Werkzeugschlitten 113 nach vorn erstreckt.
Die Konsolen 131 und 133 sind auf Schwalbenschwanzführungen gleitbar gelagert und
können durch Spindeln 132 und 132' von Hand verstellt werden. Die Drehpunktlagerung
135 (Fig.4) enthält in der Konsole 134 vorgesehene kegelförmige Zapfen 136, die
in Lagern 137 der Konsole 133 ruhen. Eine Verschiebung der Konsole 134 zur Konsole
133 hin erfolgt durch eine Feder 140, die sich an die Konsole 133 und eine Schraubenbolzenmutter
141 anlegt und Öffnung der Konsole 133 durchsetzt.
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Die Schwenkachse 135 der Konsole 134 ist zur Spindelachse etwas geneigt,
wie sich eindeutig aus Fig.4 ersehen läßt. Jede Bewegung des Tastergehäuses und
des Tasters um die Schwenkachse enthält also eine senkrecht zur Spindelachse gerichtete
und eine parallel dazu gerichtete Komponente und erzeugt darüber hinaus auch noch
eine entsprechende Verstellung des Tasters in bezug auf das Werkzeug: Ist der Werkzeug-
(Kopier-) Schlitten nach Vollzug eines Schneidvorganges in zurückgezogener Stellung,
dann kann sich das Tastergehäuse im Uhrzeigersinne drehen (vgl. Fig. 1), wobei sich
der Taster in Querrichtung von der Oberfläche 153' der Schablone 153 wegbewegt.
Gleichzeitig erfolgt aber auch eine Längsfortbewegung von der Schulter 153' der
Schablone 153 weg. Wenn dann der Schlitten wieder zum Werkstück in Schneidstellung
bewegt wird und die Verschiebung des Bettschlittens in einem Schnittvorgang erfolgt,
wird das Werkzeug näher zur Spindelachse und mehr nach links verstellt als bei dem
vorhergehenden Schnitt. Es können demzufolge in bezug auf den Durchmesser des Werkstückes
nicht nur aufeinanderfolgende- Schnitte ausgeführt werden, sondern es sind gleichzeitig
auch durch die erfindungsgemäße Ausbildung aufeinanderfolgende Planschnitte an einem
mit Schulter oder mit Flansch versehenen Werkstück möglich.
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Die erfindungsgemäße Mehrschnitt-Kopiereinrichtung ist so eingerichtet,
daß sie ein Werkstück W abdreht, das dem in Fig.2 dargestellten Werkstück gleicht,
und zwar in einem aufeinanderfolgenden Schruppschnitt, Vorschnitt und einem Schlichtschnitt,
wobei Materialschichten R, S und F entfernt werden.
Durch Auswechseln
der Schablone und entsprechendes Verstellen vorgesehener Knaggen kann ein Werkstück
W' hergestellt werden, das dem in Fig. 2 a dargestellten Werkzeug ähnlich ist und
wobei Materialschichten R', S' bzw. F' entfernt werden.
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Um das Tastergehäuse mit dem Taster in bezug auf das Werkzeug zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Schnitten in einem Arbeitsgang einstellen zu können, ist
ein an der drehbaren Konsole 134 an der Stelle 144 angeschraubter Nocken 142 vorgesehen
und so angeordnet, daß er an einstellbaren Anschlägen 172 einer schaltbaren Scheibe
171 anliegt. Die Scheibenschaltung erfolgt zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten,
wobei dem Nocken 142 Anschläge 172 mit immer geringer werdenden Radien gegenüberstehen,
so daß unter dem Druck der Feder 140 Tastergehäuse 146 und Taster 151 schrittweise
von der Schablone 153 wegbewegt werden. Die Schaltscheibe 171 ist auf einer von
der Konsole 133 getragenen Welle 170 gelagert und hat radial gerichtete Gewindebohrungen
171', die in gleichen Abständen um den Umfang der Scheibe angeordnet sind, und in
die die Anschläge 172 verstellbar eingelassen sind. Bei Durchführung eines dreischnittigen
Arbeitsganges erfolgt die Einstellung des ersten Schnittes von einem Anschlag 172,
der auf einen entsprechenden Radius eingestellt ist. Der zweite Schnitt wird mit
dem nachfolgenden Anschlagzapfen 172 eingestellt, der auf einen kleineren Radius
eingestellt ist, so daß das Tastergehäuse 146 bei Drehung der Scheibe 171 um einen
Schritt von der Schablone abgedrückt wird und das Werkzeug näher zur Spindelachse
und weiter nach links vom ersten Schnitt bewegt wird. In der darauffolgenden Gewindebohrung
171' befindet sich kein Anschlagzapfen 172. Das bedeutet, daß der Endschnitt keine
Beeinflussung durch einen Anschlagzapfen 172 erfährt. Vielmehr fällt dabei die das
Tastergehäuse tragende drehbare Konsole 134 gegen den Anschlagstift 133' (Fig. 3)
der Konsole 133. Es können mehrere gleichartige Gruppen von Anschlägen 172 über
den Umfang der Scheibe 171 verteilt sein, um eine Mehrzahl von Vielfachschnittarbeitsgängen
zu steuern. Der Fortfall der Endzapfen in jeder Gruppe sichert dabei die Gleichförmigkeit
aller nacheinander hergestellter Werkstückdurchmesser, da der Endschnitt ausschließlich
nur vom Zapfen 133, beeinflußt wird, dessen Einstellung mittels Mikrometer 132 und
132' (vgl. Fig. 4 und 5) genauestens bestimmbar ist.
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Zur Schaltung der Scheibe 171 ist auf ihrer Welle 170 zusätzlich noch
eine sperradähnliche Schaltscheibe 173 gelagert, die mit ihr fest verbunden ist.
Wie sich eindeutig aus Fig. 6 erkennen läßt, bilden beide Scheiben ein einheitliches
zusammenhängendes Ganzes. Bei der schematischen Darstellung gemäß Fig.l sind sie
jedoch mit Abstand auf der Welle 170 angeordnet und über eine Hohlwelle 170' miteinander
verbunden. Die Schaltscheibe 173 besitzt eine Anzahl axialer Vorsprünge 174, deren
Abstand voneinander dem Abstand der in Scheibe 171 befindlichen Bohrungen 171' entspricht.
Sie wirken also wie die Zähne eines Sperrades und können leicht durch eine Klinke
angetrieben werden. Bei der Ausführung gemäß Fig. 6 ragen die axialen Vorsprünge
174 zweckmäßig nach unten. Eine genaue Indexierung der Scheiben 171 und 173 wird
durch eine federbeaufschlagte Kugel 179 erreicht, die in entsprechende Vertiefungen
177 eingreift. Eine Klinkentragschiene 185 (Fig. 1, 4 und 8) hat einen in
Längsrichtung sich erstreckenden Schlitz 186, der um Führungsbolzen 187 liegt, die
waagerecht aus der Konsole 133 vorstehen. Diese Schiene besitzt weiterhin einen
nach unten gerichteten Vorsprung 189, an dem eine Stange 190 befestigt ist. Die
Stange 190 durchsetzt die Öffnung eines Flansches 191, der sich von der Kosole 133
nach unten erstreckt. Eine die Stange 190 umgebende Feder 192 erstreckt sich zwischen
Vorsprung 189 und Flansch 191 und hält auf diese Weise die Schiene 185 in ihrer
vorderen Stellung. Eine am Drehpunkt 195 auf der Schiene 185 gelagerte Klinke 194
wird mit Hilfe einer Feder 197 mit den Vorsprüngen 174 zur Anlage gebracht, die
am Befestigungspunkt 198 auf der Schiene verankert ist. Bei Betätigung der Schiene
185 schalten sich die Scheiben 173, 171 um die Größe eines Zwischenraumes weiter.
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Der Antrieb der Klinkentragschiene 185 erfolgt am Ende des Rücklaufes
des Bettschlittens über eine Welle 200, die in einem Lager der Konsole 133 gelagert
ist und mit einer auf dem Bettschlitten gelagerten Welle 201 in Verbindung steht.
Das Lager 199 besteht aus einer Gabel mit im Abstand stehenden, nach unten gerichteten
Armen 203 (vgl. hierzu Fig. 8). Die Welle 200 ist in diesen Armen gelagert und auf
diese Weise in waagerechter Richtung schwingbar. Die Gabel weist einen nach oben
gerichteten Zapfen 206 auf, der in der Konsole 133 so zurückgehalten wird, daß er
eine Drehbewegung um seine lotrechte Achse ausführen kann. Ein Hebel 204 ist auf
der Welle 200 zwischen den Gabelarmen 203 gleitbar aufgenutet und hat einen seitlich
vorspringenden Zapfen 208, der sich an die Schiene 185 anlegt, die gegen den Zapfen
von der Feder 192 gedrückt wird. Ein Hebel 205 ist am Ende der Welle 201 in einer
Stellung befestigt, in der sich der Hebel an einen Anschlag 207 anlegen kann, der
mittels Schrauben 207' am Bett der Drehbank befestigt ist (vgl. Fig.4). Auf diese
Weise trifft am Ende jedes Rücklaufes des Bettschlittens der Hebel 205 auf
den Anschlag 207 des Bettes. Die dadurch ausgelöste Drehung der Wellen 200, 201
bewegt die Schiene 185 über den Hebel 204 und den Zapfen 208. Das in Fig. 9 dargestellte
Auftreffen des Hebels 205 auf den Anschlag 207 (Fig. 11) kann dadurch leicht abgefedert
werden, in dem ein federbeaufschlagter Bolzen 209 gleitbar im Anschlag 207 eingepaßt
ist. Die Bewegung des Hebels 205 wird von einem auf dem Bettschlitten angeordneten
Anschlag 210 begrenzt. Die gleitbare Lagerung der Welle 200 im Lager 199 ermöglicht
eine Querbewegung des Werkzeugschlittens von und zur Werkstückachse hin, während
gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Hebel 204 und der Klinkentragschiene 185
aufrechterhalten bleibt.
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Mit der selbsttätigen Steuerung des Bettschlittens können in einem
Arbeitsgang drei Schnittbewegungen ausgeführt werden, die immer größer werdende
Längen haben und die nacheinander die Materialschichten R, S und F (Fig. 2) abnehmen.
In Verbindung damit weist die Scheibe 173 ebenfalls radial gerichtete Zapfen 175
auf, die sich bei ihrer Anlage an einen Arm 180 zum Anfang und Ende eines
Arbeitsganges einen auf dem Schlitten angebrachten Schalter 7LS betätigen. Die Zwischenräume
der über den Umfang der Scheibe 173 verteilten Zapfen 175 entsprechen dabei einem
Mehrfachen der
Zwischenräume der axialen Vorsprünge 174. Um einen
Dreischnittarbeitsgang zu erzielen, kommt auf jeden dritten Vorsprung
174 ein Zapfen 175. Um nun die Mehrschnitt-Kopiereinrichtung mittels
eines von Hand betätigten Schalters anlassen zu können, muß sich zu Beginn eines
Arbeitsganges ein Zapfen 175 an den Schaltarm 186 anlegen, während nach Beendigung
eines Arbeitsganges der Zapfen 175 sich wieder an den Arm 180 anlegt. Bei entsprechender
Abwandlung können mit der Erfindung auch mehr als Dreischnittarbeitsgänge durchgeführt
werden. So wären beispielsweise bei einem Vierschnittarbeitsgang die Anschläge 172
nacheinander in Vierergruppen zu unterteilen und bei jedem vierten Anschlag 172
ein Zapfen 175 vorzusehen.